[염블리와 함께배우기] 우주항공 Part5 : 발사체 (SpaceX, 로켓랩, 이노스페이스)

안녕하십니까. 50대 월급쟁이입니다.

오늘은 방산의 한 분야이면서 미래 기술로 각광을 받고 있는 우주항공 산업에 대한 5번째 자료를 정리해 보았습니다. LS증권의 염승환 이사님의 영상을 바탕으로 자료를 정리했습니다.

이번 영상은 LS증권 염승환 이사가 우주항공 산업, 특히 발사체 분야에 대해 설명합니다. 발사체 시장은 SpaceX와 Rocket Lab이 과점하고 있으며, 이노스페이스가 도전하는 형국입니다. 발사체는 위성을 궤도에 올리는 핵심 수단이며, 군사적 이용 가능성 때문에 규제가 엄격합니다. 이노스페이스는 하이브리드 로켓 기술을 통해 차별화를 시도하고 있으며, 2024년 상업 발사를 목표로 하고 있습니다. 발사 성공 여부가 기업의 성패를 좌우할 수 있으므로, 투자에는 신중함이 필요합니다. 이 영상은 우주항공 산업에 대한 이해를 높이고, 관련 기업 투자에 대한 균형 잡힌 시각을 제공합니다.

영상을 직접 보실 분들은 아래 유튜브 영상을 참고하시기 바랍니다.

[함께배우기] 135일차, 우주항공 Part5 발사체(스페이스X, 로켓랩, 이노스페이스)

1. 핵심 요약

📌 우주항공 발사체 시장의 주요 기업과 특징은?

우주항공 발사체 시장은 크게 대형 발사체 시장의 SpaceX와 소형 발사체 시장의 Rocket Lab, 그리고 국내 기업인 이노스페이스가 있으며, SpaceX는 재사용 로켓 기술로 발사 비용을 획기적으로 절감했고, Rocket Lab은 소형 위성 발사에 특화되어 있으며, 이노스페이스는 하이브리드 로켓 기술을 개발 중입니다.

💡 이노스페이스의 하이브리드 로켓 기술의 장점은?

액체 로켓과 고체 로켓의 장점을 결합하여 추력 조절이 가능하고 구조가 간단합니다.

부품 수가 적고 폭발 위험이 낮아 개발 기간이 짧고 안정성이 높습니다.

보편화된 기술과 국내 소재 부품 활용으로 제작이 용이하고 비용이 저렴합니다.

2. 🚀 발사체 시장의 현황과 전망

발사체 시장은 한국에서 이노스페이스가 상장했지만, 여전히 소수의 기업만 존재하여 투자 대상이 제한적이다.

발사체는 인공위성을 띄우기 위한 필수 요소로, 우주 산업 내에서 점차 중요성이 증가하고 있으며, 2030년까지 지속적인 성장이 예상된다.

현재 상업화된 대형 발사체로는 SpaceX와 소형 발사체인 Rocket Lab이 있으며, 이들은 시장에서의 과점 상태를 유지하고 있다.

3. 🚀 위성 발사체의 구조와 동작 원리

위성 발사체는 하단과 상단 2단으로 나뉘어 있으며, 위에는 위성이 실려 있다.

발사체는 지구 상공으로 올라가면서 추력 엔진을 이용해 대기권을 탈출하고, 1단이 분리된 후 2단이 다시 점화하여 인공위성을 궤도에 올리는 역할을 한다.

위성은 궤도에 안착하기 위해 초속 7.9km의 원심력을 유지해야 하며, 이러한 발사체는 대륙간 탄도 미사일로도 활용될 수 있다.

북한의 위성 발사는 국제 사회에서 미사일 실험으로 간주될 수 있어 긴장을 유발할 수 있으며, 발사체 판매는 엄격히 규제된다.

발사체 비용이 감소하고 있으며, SpaceX는 발사체 개발 및 운송 서비스까지 제공하여 비용 효율성을 극대화하고 있다.

4. 🚀 발사체 시장의 변화와 주요 기업

SpaceX와 원웹이 발사체 시장의 81%를 차지하며 압도적인 비중을 가지고 있다.

한국 정부는 민간 주도의 발사체 운영을 원하고 있으며, 이노스페이스와 같은 순수 민간 업체도 참여하고 있다.

누리호 차세대 발사체 개발 및 민간 기업의 정부 사업 참여가 계획되어 있으며, 2030년에는 차세대 발사체의 발사가 예상된다.

한화에로스페이스는 한국의 대표적인 발사체 관련 기업으로, 누리호 체계의 종합 및 엔진 제작을 담당하고 있으며, 다양한 사업을 전개하고 있다.

SpaceX는 발사체 재사용률을 높여 비용을 절감하며, 화성 탐사를 목표로 하는 스타십을 개발하고 있다.

5. 🚀 Rocket Lab과 SpaceX 비교

Rocket Lab은 2006년에 설립되어 2021년 미국 정시에 상장되었으며, 2009년에 이미 로켓 발사에 성공했다.

주력 제품인 일렉트론 로켓은 소형 위성을 궤도로 쏘아 올리는데, 매년 세계에서 가장 많이 발사되는 소형 로켓으로 알려져 있다.

Rocket Lab은 대형 시장으로의 진출을 계획하고 있으며, 뉴트론 발사체를 통해 최대 8,000kg의 초대형 인공위성을 동시에 발사할 수 있도록 설계 중이다.

탄소섬유를 사용하여 발사체 본체의 중량을 40% 가볍게 하고, 엔진 구조를 간소화하여 제작비와 고장률을 낮추는 장점을 가지고 있다.

Rocket Lab은 고객 맞춤형 소형 발사를 제공하는 유일한 상업 발사 회사이며, 최근 한국의 군집 위성 발사도 이 회사를 통해 이루어졌다.

6. 🚀 하이브리드 로켓과 이노스페이스의 상업화 전망

이노스페이스는 하이브리드 로켓 개발에 18년을 투자하였고, 내년 상반기에 상업화를 목표로 한 발사는 한빛-TLV 발사체로서 준 궤도 비행 시험에 성공하였으며, 2023년도 기준으로 상업화는 아직 이루어지지 않았다고 한다.

하이브리드 로켓은 액체와 고체 연료의 장점을 결합하여 추력 조절이 용이하면서도 비용이 적게 드는 특징이 있어, 이노스페이스의 발사체 포트폴리오인 한빛 시리즈는 크기에 따라 나뉘어 있으며, 낮은 폭발 위험성도 장점 중 하나이다.

이노스페이스의 발사 비용은 글로벌 평균 대비 한빛-나노가 약 25% 저렴하고, 한빛-미니는 57% 정도 저렴하여 가격 경쟁력이 높고, 발사 서비스의 대부분을 자사에서 관리하는 점도 중요하다.

국내 발사장 확보 예상이 있으며, 현재 브라질과 호주에서의 발사장을 확보했으며, 추가적으로 노르웨이와 아랍에미리트에서 협의 중이라고 한다.

향후 소형 발사체 수요가 10년 동안 18,460회 이상 증가할 것으로 예상되며, 이노스페이스는 이러한 시장에서 중요한 역할을 할 것으로 보인다.

6.1. 하이브리드 로켓 및 상장 현황

상장 이후 초기 반응이 좋지 않아 주가가 많이 하락하고 있다는 보고가 있다.

김수종 님은 하이브리드 로켓 개발에 18년을 투자했다고 전해진다.

작년 3월에 시험 발사체인 한빛-TLV를 발사했으며, 이는 준 궤도 비행 시험에 성공했다고 한다.

이 발사체는 브라질 항공 우주 과학 기술부의 항법 장치를 탑재하였고, 하이브리드 로켓을 사용한 점이 타 발사체 회사들과 다르다.

2023년 기준으로 세 개의 위성 성과를 확보했으나, 아직 상업화에는 성공하지 못했으며 내년에 상업화를 시작할 계획이다.

6.2. 소형 발사체의 발전과 시장 동향

발사체 시장에서 소형 발사체의 점유율이 상승하고 있으며, 이는 발사 대기 시간이 짧고 궤도 접근성이 높기 때문이다.

SpaceX는 재활용 기술 덕분에 단기간에 많은 발사 기회를 제공할 수 있는 반면, 전통적인 대형 발사체는 발사 시간이 오래 걸리는 단점이 있다.

우주 발사 서비스의 수요는 지속적으로 증가하고 있으나, 이를 공급할 수 있는 업체는 극소수에 불과하며, 현재 상업적으로 운영 중인 회사는 두 개밖에 없다.

이노스페이스의 발사체 포트폴리오에는 한빛-나노(주력), 한빛-마이크로, 한빛-미니가 포함되어 있으며, 각각의 크기에 따라 다르게 설계되었다.

한빛-나노는 엔진 기술 완성도가 57%로 거의 완성된 상태이며, 내년 상반기 상업화를 목표로 하고 있다.

6.3. 하이브리드 로켓의 특징과 장점

하이브리드 로켓은 액체 로켓과 고체 로켓의 조합으로, 각각의 장점을 살린 형태이다.

액체 로켓은 출력 성능이 뛰어나지만 시스템이 복잡하고 비용도 많이 드는 반면, 고체 로켓은 구조가 간단하나 추력 조절이 어렵다.

하이브리드 로켓은 액체와 고체의 장점을 취하여 중간 정도의 성능을 가지며, 추력 조절이 가능하다는 장점이 있다.

이노스페이스의 하이브리드 로켓은 단일 액체 산화 공급기를 사용하여 구조를 간소화하고 안정성을 높이며, 개발 기간이 짧아 납기를 맞추기 용이하다.

고체 연료와 액체 산화제가 분리되어 있어 폭발 위험성이 낮으며, 보편화된 기술 적용으로 규제 난이도도 낮아졌다.

6.4. 하이브리드 로켓의 장점과 재사용 기술 개발

하이브리드 로켓은 액체 로켓에 비해 사업화에 유리하며, 50기압 이하에서도 성능 확보가 가능하다.

하이브리드 로켓은 비싼 소재를 필요로 하지 않으며, 부품 수가 적어 생산 비용을 절감할 수 있다.

SpaceX는 2,600개의 부품을, Rocket Lab은 1,000개의 부품을 사용하여 효율성을 보여주며, 이는 3D 프린팅 기술로 만들어진 Rocket Lab의 강점이다.

하이브리드 로켓은 폭발 위험이 적고, 이에 따라 방폭 설비 구축 비용도 덜 필요하다.

하이브리드 로켓의 재사용 기술 개발이 진행 중이며, 내년 12월까지 수직과 수평 이착륙 성공을 목표로 하고 있다.

6.5. 발사체 서비스와 경쟁력

이노스페이스는 시험 평가 기술과 발사체 제작, 발사, 서비스까지 발사 서비스를 내제화한 상태이다.

한빛 나노는 내년 상반기에 최초로 발사를 계획하고 있으며, 2025년에는 제사용 발사체 기술이 도입될 예정이다.

발사장 확보는 필수적이며, 이노스페이스는 브라질, 호주 등의 발사장을 확보하고 있고, 아랍 에미리트와 노르웨이에도 협의 중이다.

한빛 나노, 마이크로, 미니의 발사 단가는 글로벌 평균보다 각각 25%, 유사, 57% 저렴하여 가격 경쟁력이 있다.

클러스터링 기법을 적용하여 여러 개의 엔진을 동시에 사용함으로써 기술적 위험을 감소시키고, 개발 중인 액체 메탄 엔진이 성능을 높이는 데 기여할 예정이다.

7. 🚀 발사체 계약 및 매출 전망

내년도 성공적인 발사가 중요하며, 이를 통해 계약을 체결한 여섯 곳의 가능성이 높다고 언급된다.

발사 서비스별 매출액은 한비 나누고 20억, 마이크로가 50억, 미니가 150억으로, 그럼에도 불구하고 연구 개발비가 매출 대비 54배에 달한다고 지적된다.

올해 지출이 감소하지만 내년도 발사가 성공하면 매출 증가가 예상되며, 연구 개발비도 정체될 것이라고 설명된다.

발사 성공 여부와 리스크 관리가 동시에 중요하며, 특히 발사 실패에 따른 경제적 책임은 위성 사업자에게 있다.

투자에 대한 신중함이 필요하며, 내년 발사 성공 여부에 따라 수주가 들어올 가능성이 있으므로 투자는 고려해야 한다고 강조된다.